Несмотря на то, что спутник Земли – Луна, является ближайшим к нам небесным телом, до сих пор ученые не смогли найти однозначное объяснение ее происхождения. Предполагалось, что ответ на этот вопрос будет найден в результате полетов «Аполлона», однако в результате все три существующие теории были подвергнуты сомнению. В настоящее время существует пять основных гипотез возникновения Луны.
Теория гигантского столкновения
Основной версией происхождения Луны на сегодняшний день считается теория гигантского столкновения. По мнению ученых, Луна возникла после того, как примерно 4,4 миллиарда лет назад молодая Земля столкнулась с другой планетой. Данное гипотетическое небесное тело назвали Тейя.
Считается, что формирование Тейи произошло в точке Лагранжа L4 системы Солнце – Земля, и располагалась на одной с Землей орбите. Постоянно две протопланеты разделялись определенным расстоянием. Но это продолжалось до того момента, пока масса Тейи не оказалась слишком большой. Как только масса увеличилась, она начала по узкой синусоиде приближаться к Земле, и произошло столкновение. Удар прошелся по касательной, и Земля буквально была вывернута наизнанку. Часть материи вырвалась на орбиту. Постепенно из этой материи образовался спутник Земли.
Когда на Земле появилось достаточное количество воды и тверди, Луна стала вызывать на Земле отливы и приливы. Вода, наполненная химическими веществами, каждый раз накрывала пустые прибрежные территории и отступала. Солнце нагревало влажную Землю. Со временем на этом месте могли появиться нуклеотиды, а позже и первая самореплицирующаяся РНК.
Гипотеза гигантского столкновения – мегаимпакта – хорошо объясняет высокий момент импульса в системе Земля-Луна. Другими словами, объясняет большое количество вращательного движения, так как удар очень сильно раскрутил нашу планету. В этом случае хорошо объясняется и низкий наклон орбиты Луны.
Кроме этого, становится ясно, почему химический состав лунной коры напоминает по составу земную мантию и объясняется, почему ядро Луны такое маленькое.
Однако, в данной теории есть и слабые места. Например, теория гигантского столкновения не способна дать объяснение тому, почему в лунном грунте присутствуют изотопы различных элементов, которые в случае, если гигантское столкновение было, должны были испариться.
Теория совместного формирования
Теория о том, что формирование Земли и Луны происходило из общего пылевого облака, существовало в советской науке и существует в современной российской науке. Согласно этой теории, зародыш планеты не смог притянуть к себе все частицы, которые находились в зоне его досягаемости, и эти частицы остались на орбите. Вследствие этого поблизости от новорожденной Земли сформировался спутник, который состоит из той же материи, из какой состоит и планета.
Теория совместного формирования известная достаточно давно, и входит в «Большую тройку» теорий происхождения Луны. Эти три гипотезы являлись основными вплоть до полетов «Аполлона». Эта теория, в отличие от двух других гипотез, актуальна и в современной науке. Теория совместного формирования способна объяснить те моменты, на которые у других теорий нет ответа. Например, эта теория дает объяснение идентичности лунной коры и земной мантии по соотношению стабильных изотопов кислорода. Однако, если бы формирование Луны происходило бы вместе с Землей, лунное ядро не было бы таким маленьким. Также недостатком этой теории является отсутствие ответа на вопрос о большом моменте импульса между Землей и Луной. Также эта теория не объясняет наклон лунной орбиты.
Гипотеза центробежного отделения
Эта гипотеза является одной из самих первых значительных научных попыток объяснения возникновения Луны. Данная гипотеза входит в состав «большой тройки». Теория центробежного отделения была предложена в 1878 году Джоржом Дарвином, сыном Чарльза Дарвина.
Дж. Дарвин предположил, что Земля в ранние годы своего существования вращалась настолько быстро, что часть материи под действием центробежной силы отделилась от нее в области экватора и попала на орбиту, где затем образовалась Луна. На том месте, где произошел отрыв, на Земле образовалась гигантская полость, которая затем стала бассейном Тихого океана.
Современные факты подтверждают, что Земля в ранние годы своего существования вращалась гораздо быстрее, чем сегодня. Однако, чтобы сбросить такой большой кусок мантии, Земле нужно было совершить полный оборот вокруг своей оси всего за 3 часа, что слишком быстро для нее. Помимо этого, по данным геологических исследований, образование бассейна Тихого океана произошло около 70 миллионов лет назад, что слишком поздно для возникновения Луны.
Теория захвата Луны Землей
Данная гипотеза также входила в состав «Большой тройки». Согласно теории захвата Луна когда-то была самостоятельной планетой. Вследствие определенных гравитационных потрясений орбита спутника Земли приняла форму эллипса и пересеклась с орбитой Земли. Сила притяжения Земли захватила Луну, в результате она перестала быть самостоятельной.
Солнечная система на ранних этапах своего существования на самом деле переживала гравитационные бури. Формирование Юпитера и его орбитальный резонанс с Сатурном вызвало настолько сильное возмущение, что могло помешать формированию еще одной планеты, располагавшейся на месте астероидного пояса. Но даже в случае, если такие силы могли оказать влияние на молодую планету Луну, существует очень маленькая вероятность того, что приливные силы на орбите Земли не разорвали бы ее, или ее не притянуло либо не отбросило гравитацией.
Теория захвата дает объяснение высокого момента импульса, но ответа на вопрос о сходстве по составу земного и лунного грунта она дать не может.
Теория испарения вещества
Теория, согласно которой Луна является конденсатом, возникла в 1970-е годы. По мнению ученых, Земля из-за постоянных столкновений сильно разогрелась, и большое количество различных веществ с ее поверхности испарилось в пространство. Солнечный ветер сдул летучие элементы, а оставшиеся тяжелые частицы образовали Луну.
Эта теория объясняет сходство состава лунной и земной коры. Однако объяснить наклон орбиты и высокий момент импульса она не может. К тому же, современные исследования свидетельствуют о том, что Земля не разогревалась настолько, чтобы целиком расплавиться.
